一种智能注射系统及方法与流程

本发明涉及医疗行业技术领域，特别是涉及一种智能注射系统及方法。

背景技术

随着小型快捷血糖测定仪的逐步普及，糖尿病患者可以根据血糖水平随时调整降血糖药物的剂量。1型糖尿病进行强化治疗时每天至少监测4次血糖(餐前)，血糖不稳定时要监测8次(三餐前、后、晚睡前和凌晨3：00)。强化治疗时空腹血糖应控制在7.2毫摩尔/升以下，餐后两小时血糖小于10mmol/l，hba1c小于7％。2型糖尿病患者自我监测血糖的频度可适当减少。目前现有的双管注射泵只能实现同时注射两种不同的药物，而无法实现智能注射两种不同的药物。由于糖尿病患者的血糖值是时刻变化的，当血糖值高于正常值时需要及时注射胰岛素以降低糖尿病患者的血糖值，从而保证糖尿病患者的安全；而注射胰岛素治疗的最大不良反应为低血糖，当血糖值低于正常值时需要及时注射胰高血糖素以提高糖尿病患者的血糖值，从而保证糖尿病患者的安全。

目前，糖尿病患者控制血糖平衡的方法仅为根据血糖检测仪检测的血糖值手动注射相应量的胰岛素或胰高血糖素以维持体内的血糖平衡，这种控制血糖平衡的方法受到人为因素的影响很大，有时糖尿病患者可能因为各种原因不能及时测量自身的血糖值，并根据血糖值注射相应量的胰岛素或胰高血糖素维持体内血糖的平衡，从而造成糖尿病患者的安全隐患。因此，本领域急需一种不受人为因素影响的智能注射系统及方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能注射系统及方法，从而根据血糖值自动计算药物的注射量并完成注射，始终维持糖尿病患者体内血糖的平衡。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种智能注射系统，包括：单片机、与所述单片机分别连接的连续血糖监测仪、第一电机驱动电路、第二电机驱动电路以及与所述第一电机驱动电路和所述第二电机驱动电路连接的双管注射泵；

所述连续血糖监测仪通过无线连接模块与所述单片机连接；所述连续血糖监测仪获取用户的血糖值并通过所述无线连接模块发送至所述单片机；所述单片机根据所述血糖值确定胰岛素或胰高血糖素的注射量，并根据所述胰岛素的注射量确定第一电机驱动电路的驱动量，控制所述第一电机驱动电路按所述第一电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰岛素或根据所述胰高血糖素的注射量确定第二电机驱动电路的驱动量，控制所述第二电机驱动电路按所述第二电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰高血糖素。

可选的，还包括与所述单片机分别连接的数据存储芯片、电池、液晶显示屏、按键；

所述电池通过电源管理芯片与所述单片机连接。

可选的，所述无线连接模块为蓝牙ble模块。

可选的，所述双管注射泵包括第一电机组件和第二电机组件；

所述双管注射泵通过所述第一电机组件与所述第一电机驱动电路连接；所述双管注射泵通过所述第二电机组件与所述第二电机驱动电路连接；所述第一电机驱动电路驱动所述第一电机组件推进胰岛素；所述第二电机驱动电路驱动所述第二电机组件推进胰高血糖素。

一种智能注射方法，包括：

获取当前时刻连续血糖监测仪监测的血糖值；

比较所述血糖值与设定阈值的大小，得到比较结果；

若所述比较结果为所述血糖值大于所述设定阈值，则计算所述血糖值与所述设定阈值的第一差值；

根据所述第一差值的大小确定胰岛素的注射量；

根据所述胰岛素的注射量确定第一电机驱动电路的驱动量，控制所述第一电机驱动电路按所述第一电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰岛素；

若所述比较结果为所述血糖值小于所述设定阈值，则计算所述设定阈值与所述血糖值的第二差值；

根据所述第二差值的大小确定胰高血糖素的注射量；

根据所述胰高血糖素的注射量确定第二电机驱动电路的驱动量，控制所述第二电机驱动电路按所述第二电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰高血糖素；

若所述比较结果为所述血糖值等于所述设定阈值，则按设定时间间隔获取下一时刻所述连续血糖监测仪监测的血糖值。

可选的，所述根据所述第一差值的大小确定胰岛素的注射量，具体包括：

当所述第一差值小于或等于1mmol/l时，确定所述胰岛素的注射量为0.5u；

当所述第一差值大于1mmol/l且小于2mmol/l时，确定所述胰岛素的注射量为1u；

当所述第一差值大于或等于2mmol/l时，确定所述胰岛素的注射量为1.5u。

可选的，所述根据所述第二差值的大小确定胰高血糖素的注射量，具体包括：

当所述第二差值小于或等于1mmol/l时，确定所述胰高血糖素的注射量为0.5u；

当所述第二差值大于1mmol/l且小于2mmol/l时，确定所述胰高血糖素的注射量为1u；

当所述第二差值大于或等于2mmol/l时，确定所述胰高血糖素的注射量为1.5u。

可选的，所述设定阈值的范围为4mmol/l-7mmol/l。

可选的，所述设定时间间隔为5分钟。

本发明公开的智能注射系统及方法，通过连续血糖监测仪获取用户的血糖值，并通过无线连接模块发送至单片机，单片机根据血糖值确定胰岛素或胰高血糖素的注射量，并根据所述胰岛素的注射量确定第一电机驱动电路的驱动量，控制所述第一电机驱动电路按所述第一电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰岛素或根据所述胰高血糖素的注射量确定第二电机驱动电路的驱动量，控制所述第二电机驱动电路按所述第二电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰高血糖素，从而根据血糖值自动计算药物的注射量并完成注射，始终维持糖尿病患者体内血糖的平衡，真正实现有效的血糖控制，使糖尿病患者能够安全使用胰岛素控制血糖，当使用者出现低血糖的紧急情况时，能够及时注射胰高血糖素使患者血糖处于正常水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明智能注射系统实施例的结构图；

图2为本发明智能注射方法实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种智能注射系统及方法，从而根据血糖值自动计算药物的注射量并完成注射，始终维持糖尿病患者体内血糖的平衡。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明智能注射系统实施例的结构图。

参见图1，该智能注射系统，包括：单片机101、与所述单片机101分别连接的连续血糖监测仪102、第一电机驱动电路103、第二电机驱动电路104以及与所述第一电机驱动电路103和所述第二电机驱动电路104连接的双管注射泵(图中未示出)，所述双管注射泵包括第一电机组件111和第二电机组件112；该智能注射系统还包括与所述单片机101分别连接的数据存储芯片106、电池107、液晶显示屏108、按键109，所述连续血糖监测仪102通过无线连接模块与所述单片机101连接；所述无线连接模块为蓝牙ble模块105；所述电池107通过电源管理芯片110与所述单片机101连接。

所述双管注射泵通过所述第一电机组件111与所述第一电机驱动电路103连接；所述双管注射泵通过所述第二电机组件112与所述第二电机驱动电路104连接；所述第一电机驱动电路103驱动所述第一电机组件111推进胰岛素；所述第二电机驱动电路104驱动所述第二电机组件112推进胰高血糖素。

所述连续血糖监测仪102获取用户的血糖值并通过所述无线连接模块发送至所述单片机101；所述单片机101根据所述血糖值确定胰岛素或胰高血糖素的注射量，并根据所述胰岛素的注射量确定第一电机驱动电路的驱动量，控制所述第一电机驱动电路103按所述第一电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰岛素或根据所述胰高血糖素的注射量确定第二电机驱动电路的驱动量，控制所述第二电机驱动电路104按所述第二电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰高血糖素。

所述双管注射泵除包括第一电机组件111和第二电机组件112外，还包括第一输注组件、第二输注组件、泵体，其中，第一输注组件和第二输注组件均包括依次连接的输注管、旋帽和储液筒，储液筒的一端开口处设有一胶垫，储液筒的另一端开口处设有一活塞，泵体的两侧均设有一容纳腔，储液筒设置在容纳腔的一端，两侧的容纳腔的另一端中分别设置有第一电机组件111或第二电机组件112，第一电机组件111和第二电机组件112的螺纹套远离螺纹连接轴的一端与活塞相连接，输注组件与电机组件之间形成一对一独立控制，使得每个输注组件都能够通过与其连接的电机组件的控制独立进行药物的输注。将所述双管注射泵用于本发明的智能注射系统时，所述双管注射泵的两个储液筒中分别盛放胰岛素和胰高血糖素，两个输注组件分别用于注射胰岛素和胰高血糖素，由于输注组件与电机组件之间为一对一独立控制，因此第一电机驱动电路能够单独驱动第一电机组件推进胰岛素，第二电机驱动电路能够单独驱动第二电机组件推进胰高血糖素，从而实现在糖尿病患者高血糖时注射胰岛素，低血糖时注射胰高血糖素。

该智能注射系统启动时首先自检各部件是否正常，自检完毕后进入蓝牙连接状态，一定时限内未连接上远程监护器和连续血糖监测仪时会发出警报，并再次发出请求连接。连接成功后该智能注射系统进入正常运行状态，并不停的自我检查和不断判断连续血糖监测仪的监测数据，如发现故障会发出警报，同时不断和连续血糖监测仪通讯，通过连续血糖监测仪监测的血糖值判定患者的血糖水平是否处于预先设置状态，如果高于预置水平，将加大胰岛素的注射剂量，如果低于预置的血糖水平将注射胰高血糖素。

单片机为智能注射系统的核心控制部分，主要任务是把各部件的功能进行对接和处理，对蓝牙通讯的数据进行解析处理后发出指令控制相应部件完成相应的功能。接到第一电机驱动电路或第二电机驱动电路的驱动量指令，单片机会控制第一电机驱动电路按第一电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵中的第一电机组件完成单元胰岛素的注射、装药排气和注射机构复位功能或控制第二电机驱动电路按第二电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵中的第二电机组件完成单元胰高血糖素的注射、装药排气和注射机构复位功能。接到信息读取指令时单片机会控制数据存储芯片进行信息读取与写入，所述信息包括：电池状况的检查信息、药物剩余药量检查信息、注射机构所处状态检查信息、输注管路堵塞检查信息、蓝牙连接状态检查信息。智能注射系统运行过程中会不停的自我检查，包括电池状况的检查、药物剩余药量检查、注射机构所处状态检查、输注管路堵塞检查、蓝牙连接状态检查，并把检查的结果信息存储于数据存储芯片。当智能注射系统中的部件非正常运行时，由于智能注射系统上设置有蜂鸣器，单片机会控制蜂鸣器报警提醒。按键有“+(增加)”，“-(减少)”，“sel(选择)”，“ent(确认)”，通过按键可以选择液晶显示屏上显示的控制内容，包括“注射胰岛素”，“注射胰高血糖素”，“复位”，“装药”，“排气”等。

本发明公开的智能注射系统，通过连续血糖监测仪获取用户的血糖值，并通过无线连接模块发送至单片机，单片机根据血糖值确定胰岛素或胰高血糖素的注射量，并根据所述胰岛素的注射量确定第一电机驱动电路的驱动量，控制所述第一电机驱动电路按所述第一电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰岛素或根据所述胰高血糖素的注射量确定第二电机驱动电路的驱动量，控制所述第二电机驱动电路按所述第二电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰高血糖素，从而根据血糖值自动计算药物的注射量并完成注射，始终维持糖尿病患者体内血糖的平衡，真正实现有效的血糖控制，使糖尿病患者能够安全使用胰岛素控制血糖，当使用者出现低血糖的紧急情况时，能够及时注射胰高血糖素使患者血糖处于正常水平。该智能注射系统不受人为因素的影响，能够避免糖尿病患者因为各种原因不能及时测量自身的血糖值，并根据血糖值注射相应量的胰岛素或胰高血糖素维持体内血糖的平衡，从而造成的糖尿病患者的安全隐患。此外，该智能注射系统还可以应用于慢性病患其他具有双向平衡的药物输注。

图2为本发明智能注射方法实施例的流程图。

参见图2，该智能注射方法，包括：

步骤201：获取当前时刻连续血糖监测仪监测的血糖值；

步骤202：比较所述血糖值与设定阈值的大小，得到比较结果；

该步骤202中，所述设定阈值的范围为4mmol/l-7mmol/l；所述设定的阈值由医护工作者根据患者的具体情况而定，指导值为4.0-7.0mmol/l；

步骤203：若所述比较结果为所述血糖值大于所述设定阈值，则计算所述血糖值与所述设定阈值的第一差值；

步骤204：根据所述第一差值的大小确定胰岛素的注射量；

该步骤204具体包括：

当所述第一差值小于或等于1mmol/l时，确定所述胰岛素的注射量为0.5u；

当所述第一差值大于1mmol/l且小于2mmol/l时，确定所述胰岛素的注射量为1u；

当所述第一差值大于或等于2mmol/l时，确定所述胰岛素的注射量为1.5u。

步骤205：根据所述胰岛素的注射量确定第一电机驱动电路的驱动量，控制所述第一电机驱动电路按所述第一电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰岛素；

步骤206：若所述比较结果为所述血糖值小于所述设定阈值，则计算所述设定阈值与所述血糖值的第二差值；

步骤207：根据所述第二差值的大小确定胰高血糖素的注射量；

该步骤207具体包括：

当所述第二差值小于或等于1mmol/l时，确定所述胰高血糖素的注射量为0.5u；

当所述第二差值大于1mmol/l且小于2mmol/l时，确定所述胰高血糖素的注射量为1u；

当所述第二差值大于或等于2mmol/l时，确定所述胰高血糖素的注射量为1.5u。

步骤208：根据所述胰高血糖素的注射量确定第二电机驱动电路的驱动量，控制所述第二电机驱动电路按所述第二电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰高血糖素。

步骤209：若所述比较结果为所述血糖值等于所述设定阈值，则按设定时间间隔获取下一时刻所述连续血糖监测仪监测的血糖值；

该步骤209中，所述设定时间间隔为5分钟或5分钟的倍数。

该智能注射方法中单片机的智能控制过程包括：首先要控制智能注射系统装药，不论活塞处于何种状态，都控制活塞复位，判断活塞是否复位(在单片机电路板上设置一个电流检测电路，电流检测电路检测第一电机组件和第二电机组件中电机的电流，电流检测电路包括电子元器件，放大电路、比较器转化成数字信号后传输至单片机)，单片机判断电流大小，当电流在一定时间内持续大于设定阈值500毫安时，单片机判断活塞复位成功，然后执行装药动作，装药量固定可以计算，根据装药量计算出第一电机组件和第二电机组件中电机步进量从而控制电机做相应的动作，装满药后，进行排气。此外，还可以设置压力传感器位于电机座底部，电机受到堵转时，会有反冲力作用在压力传感器上，感知压力的变化判断是否复位成功与注射完毕。

智能注射过程中单片机根据计算出的胰岛素的注入量，发送驱动指令给第一电机驱动电路，第一电机驱动电路驱动第一电机组件完成相应量的胰岛素药物的注射(单片机内置算法，将胰岛素的剂量转换成马达转动的圈数，通过马达的码盘反馈的旋转角度信号控制马达的电源通断，达到控制的目的)。第一电机驱动电路可指令实现装药排气和注射机构复位功能(排气和复位功能是在内部药物注射完毕后进行的动作)。单片机发出指令控制第一电机组件中电机的步进量，来达到药物注射剂量要求，电机的转动会带动螺纹套前进与后退(前进是马达正向旋转，后退是马达反向旋转)，螺纹套的顶端与注射器的活塞相连，前进可推动注射器内药物注射或者后退可把螺纹套退回初始状态(复位)，装药排气是复位之后，新的药物装好后，注射器内存在气泡，推动活塞把气泡排除。根据计算出的胰高血糖素的注入量，单片机驱动各个部件工作完成胰高血糖素的注射，注射过程与胰岛素的注射过程是相同的。

血糖的计量单位是毫摩尔/升(mmol/l)，300u单位的胰岛素等于3ml，即1u＝0.01ml。胰岛素注射控制过程中，单片机通过计算步进量控制电机推动螺杆活塞来推动药液注射。具体根据活塞的推进行程多少来决定推出药液的多少，其中等效公式为y＝ax+b，公式中y是推出的药液(单位为u)，x为电机步进量，a和b为经验值参数(根据大量的数据测量计算得到)，根据公式可以得知电机步进量与药液的注射量是一个等效等比例函数关系。通过机械联动过程，即电机转动通过螺杆的传动，实现推动活塞的前进与后退。

液晶显示屏上显示有“复位”，“装药”“排气”等控制内容，通过按键可以选择屏幕控制内容，复位、装药、排气过程中，系统装药之前先执行复位动作，只需通过按键选择“复位”，点击按键上的“ent(确认)”，复位系统即可自动复位(当螺杆推动活塞到针筒底部时，电机堵转，电机控制电流会突发增大，通过电流检测电路检测电路变化判断电机工作状态，即可判断是否复位动作完成，同理药液用尽也是如此判断)，装药时，只需通过按键选择“装药”，点击按键上的“ent(确认)”即可开始装药，根据预设的电机步进量来判断是否完成装药。排气时，只需通过按键选择“排气”，点击按键上的“ent(确认)”即可开始排气，针头有药液滴出时即可停止排气。

本发明公开的智能注射方法，通过连续血糖监测仪获取用户的血糖值，并通过无线连接模块发送至单片机，单片机根据血糖值确定胰岛素或胰高血糖素的注射量，并根据所述胰岛素的注射量确定第一电机驱动电路的驱动量，控制所述第一电机驱动电路按所述第一电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰岛素或根据所述胰高血糖素的注射量确定第二电机驱动电路的驱动量，控制所述第二电机驱动电路按所述第二电机驱动电路的驱动量驱动双管注射泵注射所述胰高血糖素，从而根据血糖值自动计算药物的注射量并完成注射，始终维持糖尿病患者体内血糖的平衡，真正实现有效的血糖控制，使糖尿病患者能够安全使用胰岛素控制血糖，当使用者出现低血糖的紧急情况时，能够及时注射胰高血糖素使患者血糖处于正常水平。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。